脉动流对差压式流量计测量误差影响的研究

　　1　引　　言

　　脉动流在工业管流中普遍存在,由于旋转式、往复式或可运动传送设备的使用,管道中流体的共振和流量控制设备的周期振荡,如控制阀的振荡;以及流程中工艺设备的特定要求,如泡沫塑料注塑工艺都会使流体产生脉动流。脉动流一旦形成就会在流体中向上游和下游传播,对流量的精确测量带来很大困难。脉动流的强度通常用脉动的幅度与平均流量之比来　　描述,其值可在百分之几到100%之间,甚至更大。流量脉动的频率范围一般为几分之一赫兹到几百赫兹。频率低、幅值小的脉动流,在一般情况下各种流量计都能跟踪,能够保证流量测量准确度。在通常情况下,脉动流频率高、幅值大,这会对除容积式流量计以外的绝大多数流量计的流量测量带来较大的测量误差,如对差压式流量计、涡轮流量计和旋涡流量计[1]。

　　脉动流对流量测量的影响已经越来越引起人们的重视,提出了一些解决脉动流测量的方法,如对于像气体那样的可压缩流体,可在脉动源和流量计之间安装大容量的容器。如果对于像液体那样的非压缩流体,可用缓冲器或流体阻尼器等[2],但这些方法远远不能解决普遍存在的脉动流的测量难题。

　　差压式流量计是基于流体流过节流件时产生的差压来测量流量的,由于其结构简单、无可动部件且无需实流标定的特点,被广泛应用于过程测量和控制系统。而差压式流量计的精确测量是以流体的平稳流动为基本条件的,当流体的流动参数如压力、速度和密度等随时间呈周期性变化时,也就是常说的脉动流情形下,流量计流量测量会产生很大误差,严重时会使流量测量值失真。然而,许多行业设计部门对被测对象是否存在脉动流工况及脉动流严重程度未能深入考虑,而是简单地按照流量计的应用标准,在流量计前后安装一定长度的直管段,直接进　行流量测量,这就带来了可观的测量误差。

　　近年来,随着市场经济的发展,人们常常需要根据流量计量结果对企业的运行效益进行估计,或者作为供需双方结算的依据,因而对流量计量准确度的要求越来越高。对于在脉动流条件下如何提高计量准确度,也越来越受到重视。文献[224]介绍了脉动流对涡轮、涡街和旋进旋涡流量计的信号特性的影响进行了研究,而文献[527]从脉动流对孔板流量计示值特性的影响作了一些研究。

　　本文在研究脉动流流动特性和分析差压式流量计测量原理的基础上,对各种脉动特性、波动频率与不同响应时间的差压式流量计的流量测量误差进行了全面的分析和实验,提出了在脉动流工况下差压式流量计可能带来的测量误差以及减少差压式流量计测量误差的可能措施。